[发明专利]用于定向太赫兹通信系统的反射器的方法

说明书

提供了用于定向太赫兹通信系统的反射器的方法。提供了用于定向区域中通信系统的多个反射器的方法，该通信系统包括天线和多个反射器，天线能够以0.1THz至10.0THz的频率范围内的一个或更多个频率进行操作，多个反射器中的每个反射器彼此隔开并且与天线隔开，该方法包括：基于多个获得的区域中的过去机动车辆密度分布来数字地预测区域中的未来机动车辆密度分布；数字地计算多个反射器中的每个反射器的定向，使得对于未来机动车辆密度分布中的每个机动车辆，所估计的由天线辐射的电磁波的功率接收被全局地最大化；以及根据数字地计算的定向来定向多个反射器中的每个反射器。

技术领域

本发明涉及用于与机动车辆进行数据通信的无线通信领域。更具体地，本发明涉及用于基于预测的交通分布来定向太赫兹通信系统的反射器的方法，并且涉及具有定向其反射器的能力的系统。

背景技术

由于基于因特网的新服务导致数据需求的增加，因此无线通信在过去几十年中发展得非常迅速。结果，在过去几年中，已经开发并全局部署了新的蜂窝通信网络，以处理用户下载和上载的数据量。在首次开发出所谓的4G蜂窝网络(即长期演进)时，已经设想了5G蜂窝网络以跟上数据需求的增长。

短距离通信由于其频谱中的宽可用带宽而用于提供高数据速率，因此它们将为具有不同大小的小区——主要范围从微微小区到宏小区——提供不同的5G蜂窝网络。用于所述短距离通信的频谱的一部分是从0.1THz一直到10.0THz的通常被称为太赫兹空隙的太赫兹范围。频率在该范围内的电磁波的特征是大的传播损耗；众所周知，如Friis传输公式中定义的，频率越高，自由空间中的传播损耗越大。因此，在接收功率变低以至于商用接收器不能解调电磁波中的数据之前，这样的电磁波最多传播几百米。

除了传播损耗之外，在大多数情况下，太赫兹空隙中的电磁波可能只能在发射天线与接收天线之间存在视线的情况下由该接收天线正确地检测到。这两种现象极大地影响太赫兹无线通信系统的性能。因此，为了在存在可能阻挡视线的障碍物的情况下具有良好的太赫兹无线电链路，需要通过添加在被正确定向时产生额外视线的另外的发射器(导致额外的电功率消耗)或反射器来提供更多的视线。

对于大型数据传输的需求在用户之间是常见的，然而在机动车辆之间也是如此，因为用户在内部使用电子装置并且因为机动车辆的新发展例如驾驶辅助和自主驾驶可能需要数据。在机动车辆的情况下，由于其大小，因此其他机动车辆往往会阻挡以太赫兹频率进行操作的发射器的视线。除了大小之外，由于机动车辆以低速和高速移动，因此其动态进一步加大了避免视线阻挡的难度。

有兴趣提供如下方法：该方法用于定向用于与机动车辆进行无线通信的太赫兹通信系统的反射器，使得即使在发射器(例如静态发射天线、机动车辆的天线)与接收器(例如机动车辆的天线、静态接收天线)之间不存在直接视线，反射器也能够实现对电磁波的发射和接收。还有兴趣提供这样的太赫兹通信系统，其中该系统具有定向反射器的能力。

发明内容

本发明的第一方面涉及一种用于定向区域中通信系统的多个反射器的方法，该通信系统包括天线和多个反射器，该天线能够以0.1THz至10.0THz的频率范围内的一个或更多个频率进行操作，多个反射器中的每个反射器彼此隔开并与天线隔开，该方法包括：

基于多个获得的区域中的过去机动车辆密度分布来数字地预测区域中的未来机动车辆密度分布；

数字地计算多个反射器中的每个反射器的定向，使得对于区域中的未来机动车辆密度分布中的每个机动车辆，所估计的对由天线辐射的电磁波的功率接收被全局地最大化；以及

根据数字地计算的定向来定向多个反射器中的每个反射器。